Les chercheurs ont confirmé deux prédictions de la théorie générale de la relativité d'Albert Einstein, concluant l'un des projets les plus anciens de la NASA. Le premier est l'effet géodésique, ou la déformation de l'espace et du temps autour d'un corps gravitationnel. Le second est le glissement d'image, qui est la quantité qu'un objet en rotation tire avec le temps et l'espace avec lui pendant qu'il tourne.
Gravity Probe-B a déterminé les deux effets avec une précision sans précédent en pointant une seule étoile, IM Pegasi, sur une orbite polaire autour de la Terre. Si la gravité n’affectait pas l’espace et le temps, les gyroscopes du GP-B pointeraient dans la même direction pour toujours en orbite. Mais pour confirmer les théories d'Einstein, les gyroscopes ont subi des changements mesurables et infimes dans la direction de leur rotation, tandis que la gravité de la Terre les a attirés.
Le projet est en chantier depuis 52 ans.
Les résultats sont en ligne dans la revue Physical Review Letters.
"Imaginez la Terre comme si elle était immergée dans du miel", a déclaré Francis Everitt, chercheur principal de Gravity Probe-B à l'Université de Stanford. "Au fur et à mesure que la planète tourne, le miel qui l'entoure tourbillonne, et c'est la même chose avec l'espace et le temps", "GP-B a confirmé deux des prédictions les plus profondes de l'univers d'Einstein, ayant des implications profondes dans la recherche en astrophysique. De même, les décennies d'innovation technologique derrière la mission auront un héritage durable sur Terre et dans l'espace. »
La NASA a commencé le développement de ce projet à partir de l'automne 1963 avec un financement initial pour développer une expérience de gyroscope de relativité. Des décennies de développement ultérieures ont conduit à des technologies révolutionnaires pour contrôler les perturbations environnementales sur les engins spatiaux, telles que la traînée aérodynamique, les champs magnétiques et les variations thermiques. Le traqueur d'étoiles et les gyroscopes de la mission étaient les plus précis jamais conçus et produits.
GP-B a achevé ses opérations de collecte de données et a été mis hors service en décembre 2010.
«Les résultats de la mission auront un impact à long terme sur le travail des physiciens théoriques», a déclaré Bill Danchi, astrophysicien principal et scientifique du programme au siège de la NASA à Washington. "Chaque défi futur aux théories d'Einstein de la relativité générale devra rechercher des mesures plus précises que le travail remarquable accompli par le GP-B."
Les innovations permises par GP-B ont été utilisées dans les technologies GPS qui permettent aux avions d'atterrir sans aide. Des technologies GP-B supplémentaires ont été appliquées à la mission Cosmic Background Explorer de la NASA, qui a déterminé avec précision le rayonnement de fond de l'univers. Cette mesure est le fondement de la théorie du big-bang et a conduit au prix Nobel du physicien de la NASA John Mather.
Le concept de satellite sans traînée mis au point par GP-B a rendu possible un certain nombre de satellites d'observation de la Terre, y compris la Gravity Recovery and Climate Experiment de la NASA et le champ de gravité de l'Agence spatiale européenne et l'explorateur de la circulation océanique en régime permanent. Ces satellites fournissent les mesures les plus précises de la forme de la Terre, essentielles pour une navigation précise sur terre et sur mer, et pour comprendre la relation entre la circulation océanique et les modèles climatiques.
Le GP-B a également repoussé les frontières de la connaissance et fourni un terrain de formation pratique à 100 doctorants et 15 candidats à la maîtrise dans des universités à travers les États-Unis. Plus de 350 étudiants de premier cycle et plus de quatre douzaines d'élèves du secondaire ont également travaillé sur le projet avec d'éminents scientifiques et ingénieurs aérospatiaux de l'industrie et du gouvernement. Une étudiante de premier cycle qui a travaillé sur GP-B est devenue la première femme astronaute dans l'espace, Sally Ride. Eric Cornell a également remporté le prix Nobel de physique en 2001.
«Le GP-B ajoute à la base de connaissances sur la relativité de manière importante et son impact positif se fera sentir dans la carrière des étudiants dont les études ont été enrichies par le projet», a déclaré Ed Weiler, administrateur associé de la Direction des missions scientifiques au siège de la NASA.
Sources: NASA, Université de Stanford
